CN114557258A - 一种单电机驱动割胶机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单电机驱动割胶机器人，属于农业机械技术领域，包括上下轨道、上下行走架、支撑杆、旋转杆、丝杆、进给架、刀具以及定位结构。所述支撑杆、旋转杆、丝杆相互平行，其两端皆与上下行走架相连接；所述进给架套于支撑杆、旋转杆、丝杆之上，包括电机、齿轮组以及刀具。电机通过齿轮组与旋转杆、丝杆、刀具发生连接，刀具的投放、收回，进给架整体的横向、纵向运动，以及每次割胶进给架固定行程移动均由该电机提供动力完成。本发明具有自动割胶功能，结构简洁，最大的特点是由单电机驱动完成割胶过程中的所有动作，从运动机理上确保了割胶机器人割胶运行中的稳定性，并有效降低成本。

Description

一种单电机驱动割胶机器人

技术领域

本发明涉及一种机械化割胶装备，具体涉及一种挂在橡胶树上进行自动割胶作业的机器人。

背景技术

一直以来，人们都在研究用机器替代人工进行割胶作业。现阶段存在的自动割胶机器，多采用双电机驱动，驱动机构复杂，在胶林实际应用中，增加了机器使用时的不稳定性，影响到割胶精度。因此，研究一款运行稳定、割胶精度高、结构简洁、真正适用于橡胶林进行自动割胶作业的机器人是十分必要的。

发明内容

本发明提供了一种单电机驱动割胶机器人，其运行稳定，割胶精度高，结构简洁。

本发明采用如下技术方案：一种单电机驱动割胶机器人，包括具有弹性的上轨道和下轨道，分别夹住上轨道和下轨道的上行走架和下行走架，连接上行走架和下行走架的支撑杆、旋转杆、丝杆，安装在支撑杆、旋转杆、丝杆上的进给架，以及定位结构，其主要特征为：所述支撑杆、旋转杆、丝杆相互平行，其两端分别与上行走架和下行走架相连接；所述进给架上安装有刀具，通过内置电机的驱动同时完成刀具的投放与收回、进给架自身横向与纵向运动、每次割胶进给架固定行程移动的全部割胶动作。

进一步的，分别固定在上轨道和下轨道上的上行走架和下行走架由控制进给架纵向行走的丝杆、控制进给架横向行走的旋转杆以及固定连结上行走架和下行走架的支撑杆相互连接。

进一步的，所述的上行走架和下行走架通过夹紧滑块分别固定于所述的上轨道和下轨道之上，固定于旋转杆上的轨道齿轮与轨道凹齿啮合，旋转杆转动实现上行走架和下行走架同时在上轨道和下轨道上的同步运动。

进一步的，所述的定位结构由螺母、碰块以及行程开关或霍尔元件组成；螺母套装在丝杆上，随丝杆转动移动固定行程；碰块与支撑杆作用限位。

进一步的，所述进给架包括电机、旋转杆齿轮、丝杆齿轮、从动齿轮、电机齿轮；进给架可沿着支撑杆、旋转杆、丝杆上下运动。

进一步的，所述刀具、旋转杆、丝杆通过旋转杆齿轮、丝杆齿轮、从动齿轮、电机齿轮与电机相连；刀具的投放与收回，所述进给架的横向与纵向运动，以及每次割胶进给架固定行程移动均由电机提供动力完成。

进一步的，所述丝杆两端与上行走架和下行走架相连，丝杆在割胶过程中与上行走架和下行走架保持相对静止不动，通过与所述进给架内置螺母配合实现进给架整体沿丝杆作上下运动。

进一步的，所述的上轨道或下轨道设有类棘齿碰撞机构，通过与所述的上行走架或下行走架内固定于丝杆上的多角转盘结构碰撞，使所述丝杆产生旋转，带动所述进给架整体移动固定行程，而改变所述刀具的运动轨迹。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，并不认为是对本发明的限制。

在附图中：

图1为单电机驱动割胶机器人的整体结构图；

图2为单电机驱动割胶机器人行走架结构示意图；

图3为单电机驱动割胶机器人定位结构示意图；

图4为单电机驱动割胶机器人进给架结构示意图；

图5为单电机驱动割胶机器人轨道与行走架安装关系示意图。

图中：1.上轨道，2.下轨道，3.上行走架，4.下行走架，5.支撑杆，6.旋转杆，7.丝杆，8.进给架，9.刀具，10.电机，11.夹紧滑块，12.轨道齿轮，13.轨道凹齿，14.螺母，15.碰块，16.行程开关，17.旋转杆齿轮，18.丝杆齿轮，19.从动齿轮，20.电机齿轮，21.内置螺母，22.类棘齿碰撞机构，23.多角转盘结构，24.定位结构。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应该被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

参照图1、图3，本发明公开了一种单电机驱动割胶机器人，包括上轨道1和下轨道2、上行走架3和下行走架4、支撑杆5、旋转杆6、丝杆7、进给架8、刀具9以及定位结构24。

参照图1、图2，上行走架3与上轨道1连接，下行走架4与下轨道2连接；夹紧滑块11共有8个，其中4个位于上行走架3，4个位于下行走架4；上轨道1和下轨道2分别通过夹紧滑块11与上行走架3和下行走架4进行滑动连接；轨道齿轮12共2个，分别与旋转杆6两端固定相接，以及分别位于上行走架3和下行走架4之内。

参照图2、图3，轨道齿轮12和轨道凹齿13相互啮合。

参照图1，支撑杆5、旋转杆6、丝杆7位于上行走架3和下行走架4之间，三杆相互平行；支撑杆5、旋转杆6、丝杆7的两端分别连接在上行走架3和下行走架4之上，三杆上套装有进給架8；进给架8设置有刀具9。

参照图1、图4，电机10、旋转杆齿轮17、丝杆齿轮18、从动齿轮19、电机齿轮20都位于进給架8内。

参照图4，旋转杆齿轮17套装在旋转杆6之上、丝杆齿轮18通过内置螺母21套装在丝杆7之上、电机齿轮20套装在电机10之上；旋转杆齿轮17、丝杆齿轮18、从动齿轮19、电机齿轮20相互咬合；旋转杆6、丝杆7、刀具9分别通过旋转杆齿轮17、丝杆齿轮18、从动齿轮19、电机齿轮20与电机10相连。

参照图1、图3，行程开关16设置在进给架8上，进给架8移动的同时行程开关16同步移动；螺母14套装在丝杆7上；碰块15一端与螺母14固定连接，另一端与支撑杆5滑动连接；螺母14、碰块15和行程开关16共同构成定位结构24；割胶作业过程中，进给架8向碰块15方向移动，当行程开关16触碰到碰块15时，进给架8停止移动。

参照图1、图5，上行走架3通过夹紧滑块11滑动固定在上轨道1上；多角转盘结构23内置于上行走架3，并与丝杆7的一端固定连接；上轨道1设置有类棘齿碰撞机构22；多角转盘结构23与类棘齿碰撞机构22相互碰撞，在自身产生旋转的同时带动丝杆7旋转。

基本原理：使用时，将单电机驱动割胶机器人的进给架8调整至固定的位置作为初始位置，然后将上轨道1和下轨道2筘在橡胶树上，并用松紧带将其绑紧。割胶作业时，电机10转动，通过电机齿轮20、旋转杆齿轮17、丝杆齿轮18、从动齿轮19的相互配合，同时控制旋转杆6、内置螺母21的转动以及刀具9的投放。旋转杆6转动带动轨道齿轮12在轨道凹齿13上行走，实现上行走架3、下行走架4、进给架8同步横向移动；套在丝杆7上的内置螺母21转动带动进给架8整体在丝杆7上的纵向移动；由于进给架8的横向移动与纵向移动是在同一时间内进行，因此位于进给架8上的刀具9将走出一条带斜率的运动轨迹，即割胶轨迹。割胶完成回程时，电机10反向转动，通过电机齿轮20、旋转杆齿轮17、丝杆齿轮18、从动齿轮19同时控制旋转杆6、内置螺母21以相反的方向转动以及刀具9的收回。这时，刀具9沿着割胶作业时的轨迹反向行走，当固定于丝杆7一端的多角转盘结构23与上轨道1上的类棘齿碰撞机构22产生碰撞时，多角转盘结构23产生旋转并带动丝杆7旋转，与位于进给架8内套在丝杆7上的内置螺母21相互作用带动进给架8整体下移固定行程，从而改变下一次割胶作业时的运动轨迹。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非仅包括一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种单电机驱动割胶机器人，包括具有弹性的上轨道(1)和下轨道(2)，分别夹住上轨道(1)和下轨道(2)的上行走架(3)和下行走架(4)，连接上行走架(3)和下行走架(4)的支撑杆(5)、旋转杆(6)、丝杆(7)，安装在支撑杆(5)、旋转杆(6)、丝杆(7)上的进给架(8)，以及定位结构(24)，其主要特征为：所述支撑杆(5)、旋转杆(6)、丝杆(7)相互平行，其两端分别与上行走架(3)和下行走架(4)相连接；所述进给架(8)上安装有刀具(9)，通过内置电机(10)的驱动同时完成刀具(9)的投放与收回、进给架(8)自身横向与纵向运动、每次割胶进给架(8)固定行程移动的全部割胶动作。

2.根据权利要求1所述的单电机驱动割胶机器人，其特征在于：分别固定在上轨道(1)和下轨道(2)上的上行走架(3)和下行走架(4)由控制进给架(8)纵向行走的丝杆(7)、控制进给架(8)横向行走的旋转杆(6)以及固定连结上行走架(3)和下行走架(4)的支撑杆(5)相互连接。

3.根据权利要求1所述的单电机驱动割胶机器人，其特征在于：所述的上行走架(3)和下行走架(4)通过夹紧滑块(11)分别固定于所述的上轨道(1)和下轨道(2)之上，固定于旋转杆(6)上的轨道齿轮(12)与轨道凹齿(13)啮合，旋转杆(6)转动实现上行走架(3)和下行走架(4)同时在上轨道(1)和下轨道(2)上的同步运动。

4.根据权利要求1所述的单电机驱动割胶机器人，其特征在于：所述的定位结构(24)由螺母(14)、碰块(15)以及行程开关(16)或霍尔元件组成；螺母(14)套装在丝杆(7)上，随丝杆(7)转动移动固定行程；碰块(15)与支撑杆(5)作用限位。

5.根据权利要求1所述的单电机驱动割胶机器人，其特征在于：所述进给架(8)包括电机(10)、旋转杆齿轮(17)、丝杆齿轮(18)、从动齿轮(19)、电机齿轮(20)；进给架(8)可沿着支撑杆(5)、旋转杆(6)、丝杆(7)上下运动。

6.根据权利要求1所述的单电机驱动割胶机器人，其特征在于：所述刀具(9)、旋转杆(6)、丝杆(7)通过旋转杆齿轮(17)、丝杆齿轮(18)、从动齿轮(19)、电机齿轮(20)与电机(10)相连；刀具(9)的投放与收回，所述进给架(8)的横向与纵向运动，以及每次割胶进给架(8)固定行程移动均由电机(10)提供动力完成。

7.根据权利要求1所述的单电机驱动割胶机器人，其特征在于：所述丝杆(7)两端与上行走架(3)和下行走架(4)相连，丝杆(7)在割胶过程中与上行走架(3)和下行走架(4)保持相对静止不动，通过与所述进给架(8)内置螺母(21)配合实现进给架(8)整体沿丝杆(7)作上下运动。

8.根据权利要求1所述的单电机驱动割胶机器人，其特征在于：所述的上轨道(1)或下轨道(2)设有类棘齿碰撞机构(22)，通过与所述的上行走架(3)或下行走架(4)内固定于丝杆(7)上的多角转盘结构(23)碰撞，使所述丝杆(7)产生旋转，带动所述进给架(8)整体移动固定行程，而改变所述刀具(9)的运动轨迹。

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